转Bt基因水稻对主要非靶标昆虫的生态安全性研究进展

Bt基因是世界上转基因植物生物工程研究和应用最多的基因。转Bt基因水稻对二化螟、三化螟、稻纵卷叶螟等鳞翅目害虫具有很强的控制效果,其商业化种植推广是国内外关注的焦点问题。概述了Bt水稻研究概况的基础上,主要针对Bt水稻对稻田非靶标昆虫的影响效应进行综述,并对Bt水稻的发展前景及其对非靶标昆虫的安全性研究进行展望。     

转Bt基因水稻对水稻螟虫和稻纵卷叶螟的抗性

为明确转cry1Ab／cry1Ac基因汕优63水稻（汕优63／Bt水稻）对靶标害虫一二化螟、三化螟和稻纵卷叶螟的控制效果．通过室内生物测定和田间观察的方法对汕优63／Bt水稻对二化螟的致死性及其对三化螟和稻纵卷叶螟的抗虫效果进行了研究。室内离体植株测定结果表明,汕优63／Bt水稻对二化螟具有很好的抗性,1龄幼虫取食汕优63／Bt水稻48h和72h后的死亡率由31．5％上升到95．6％。3龄幼虫的死亡率由2．7％上升到67．9%。汕优63／Bt水稻对1龄幼虫的致死效应高于3龄幼虫,但没有二化螟能在汕优63／Bt水稻上完成世代发育。在田间。三化螟和稻纵卷叶螟在汕优63／Bt水稻上造成的白穗率和卷叶率分别为0.38％和0．24％。显著低于对照。表现出良好的抗虫性。     

抗真菌转基因水稻对稻田靶标病害和非靶标病虫害的影响

【目的】评价抗真菌转基因水稻对靶标真菌病害的抗性和稻田非靶标病虫害发生的影响。【方法】以过表达水稻酸性几丁质酶基因（RAC22）和水稻碱性几丁质酶基因（RCH10）及转化苜蓿β-1,3-葡聚糖酶基因（β-Glu）和大麦核糖体失活蛋白基因（B-RIP）的四价抗真菌转基因水稻品系E122-1和E127-1以及对照非转基因亲本E32为材料,通过温室接种和田间调查开展E122-1和E127-1对稻瘟病、稻曲病和胡麻叶斑病等靶标真菌病害的抗性和对白叶枯病、细菌性条斑病、三化螟和稻纵卷叶螟等非靶标病虫害的影响。【结果】E122-1和E127-1对稻瘟病菌株的抗性比对照明显提高,同时,E122-1和E127-1田间发生稻曲病和胡麻叶斑病的带病株率和病情指数比对照显著降低,而两者田间发生白叶枯病和细菌性条斑病的感病株率和病情指数,发生三化螟的枯心株率和发生稻纵卷叶螟的卷叶株率与对照相比无显著差异。在抗白叶枯病的抗性植株中,E122-1和E127-1的0级植株数量显著高于对照,3级植株数量显著低于对照。【结论】E122-1和E127-1对稻瘟病、稻曲病和胡麻叶斑病具有较好的抗性水平,田间种植,相比对照,不会显著引发白叶枯病、细菌性条斑病、三化螟和稻纵卷叶螟等非靶标病虫害的上升。     

转基因水稻及其杂交后代对稻纵卷叶螟的田间抗性检测

 用剥查法，研究了转cry1Ac+SCK基因水稻及其杂交后代对稻纵卷叶螟（Cnaphalocrocis medinalis）的大田抗性。结果显示，在自然生产条件下，转cry1Ac+SCK基因的两个株系MSA与MSB对稻纵卷叶螟具有极强的抗性。转cry1Ac+SCK基因稻的杂交后代21S/MSB与II-32A/MSB都获得了高抗稻纵卷叶螟性状。MSA、MSB、21S/MSB与II-32A/MSB上的稻纵卷叶螟数量、卷叶率、卷叶株率与带虫株率均极显著低于常规对照稻。     

利用农杆菌介导法获得转cry2A抗虫基因水稻的研究

稻纵卷叶螟等鳞翅目害虫对cry2A＊编码的Bt毒性蛋白有明显的排斥效应,从而可达到抗虫的效果。本研究利用农杆菌介导法,将载有cry2A＊基因的pC-2A质粒转入受体水稻品种镇稻88基因组内,获得转基因植株。由于cry2A＊与抗Basta基因紧密连锁,通过Basta抗性筛选,进而得到转cry2A＊基因阳性株。PCR和AGE分析结果表明,外源基因cry2A＊已成功整合到镇稻88基因组内。田间试验结果显示转基因阳性植株有明显的抗虫效果。     

转cry1C和cry2A基因Bt水稻对白背飞虱生长、发育及繁殖的继代影响

转Bt基因水稻对非靶标节肢动物的影响是转基因水稻安全性评价的重要组成部分。目前,已开展了大量关于转Bt基因水稻对非靶标害虫安全性评价的研究,但多限于1代,不能完全反映田间情况。试验以转Bt基因水稻T1C 19(含cry1C基因)和T2A 1(含cry2A基因)以及其亲本非Bt水稻MH63为材料,在室内条件下连续饲养白背飞虱4代,研究转Bt水稻对非靶标害虫白背飞虱生长发育和繁殖的继代效应,以明确T1C 19和T2A 1水稻对白背飞虱的潜在影响。结果表明,白背飞虱在3种水稻品种上连续取食4代以后,其生长发育(若虫发育历期、若虫存活率、雌成虫体重)和繁殖(产卵量和卵孵化率)指标均没有受到水稻品种的显著影响。可见,供试的T1C 19和T2A 1对白背飞虱无显著影响。     

稻螟赤眼蜂生物防治水稻主要害虫的研究（英文）

以稻螟赤眼蜂为材料,通过生物防治和化学防治相结合的方法进行了水稻二化螟和稻纵卷叶螟的田间防治试验,考察了不同防治方式对水稻主要虫害、天敌及产量的影响。结果表明:稻螟赤眼蜂对二化螟卵和稻纵卷叶螟卵的寄生率分别为60.3%和57.1%;释放稻螟赤眼对二化螟和稻纵卷叶螟的相对防效分别为70.8%和91.9%,其中单独释放稻螟赤眼蜂对稻纵卷叶螟的防效比二化螟高。同时,释放稻螟赤眼蜂对水稻主要害虫的防效与化学防治相当,赤眼蜂释放区的产量比对照增加26.5%,蜘蛛等天敌生物显著增多,达400只/百蔸以上,实现了天敌生物对水稻主要害虫的持续防控。     

稻螟赤眼蜂生物防治水稻主要害虫的研究

以稻螟赤眼蜂为材料,通过生物防治和化学防治相结合的方法进行了水稻二化螟和稻纵卷叶螟的田间防治试验,考察了不同防治方式对水稻主要虫害、天敌及产量的影响。结果表明:稻螟赤眼蜂对二化螟卵和稻纵卷叶螟卵的寄生率分别为60.3%和57.1%;释放稻螟赤眼对二化螟和稻纵卷叶螟的相对防效分别为70.8%和91.9%,其中单独释放稻螟赤眼蜂对稻纵卷叶螟的防效比二化螟高。同时,释放稻螟赤眼蜂对水稻主要害虫的防效与化学防治相当,赤眼蜂释放区的产量比对照增加26.5%,蜘蛛等天敌生物显著增多,达400只/百蔸以上,实现了天敌生物对水稻主要害虫的持续防控。     

转CmTre1基因RNA干扰水稻的室内和田间抗虫性鉴定

稻纵卷叶螟是一种主要的水稻害虫,海藻糖酶是昆虫几丁质合成通路上的关键酶之一。该研究对转稻纵卷叶螟可溶性海藻糖酶基因(CmTre1)双链RNA(dsRNA)水稻进行了室内和田间抗虫性鉴定。叶片测定结果表明,取食转CmTre1基因dsRNA水稻株系608的稻纵卷叶螟死亡率为70.00%,校正死亡率为50.95%。定量PCR检测表明,幼虫取食608株系后其体内CmTre1基因的mRNA水平下降59.00%,该基因的表达被抑制。田间抗虫性检测结果表明,608株系的卷叶率为15.06%,白叶率为13.98%,与对照差异显著。转CmTre1基因RNA干扰(RNAi)水稻对稻纵卷叶螟具有抗性。该研究为利用RNAi技术对稻纵卷叶螟进行绿色防控奠定基础。     

氯虫苯甲酰胺防治水稻中期主要害虫的药效试验

用20%氯虫苯甲酰胺悬浮剂对稻纵卷叶螟和二化螟进行防治效果试验。结果表明,氯虫苯甲酰胺对水稻安全性好,对水稻中期主要害虫稻纵卷叶螟和二化螟等具有良好的防治效果,持效期长达30 d;用20%氯虫苯甲酰胺悬浮剂150、225 mL·hm-2 处理对稻纵卷叶螟的平均防效分别达982%和991%,对二化螟平均防效可达966%和1000%;建议在稻纵卷叶螟和二化螟低龄幼虫高峰期用药防治,推荐剂量为150 mL·hm-2,加水750～900 kg·hm-2均匀喷雾。     

3种药剂对稻纵卷叶螟和二化螟不同龄期幼虫的毒效及抑制取食作用

【目的】了解氯虫苯甲酰胺、氟虫双酰胺、氯虫·噻虫嗪复配剂等3种药剂对稻纵卷叶螟和二化螟不同龄期幼虫的控制作用,为其合理使用提供科学依据。【方法】采用Potter喷雾法测定氯虫苯甲酰胺、氟虫双酰胺、氯虫·噻虫嗪复配剂对稻纵卷叶螟和二化螟1-4龄幼虫的毒力,并测定其受药后停止取食所需时间。【结果】3种药剂对稻纵卷叶螟低龄幼虫（1-2龄）的毒力高低依次为：氟虫双酰胺〉氯虫苯甲酰胺〉氯虫·噻虫嗪,相对毒力差为1.55-1.83倍;对稻纵卷叶螟高龄幼虫（4龄）的毒力,氯虫·噻虫嗪和氯虫苯甲酰胺为氟虫双酰胺的2.04-2.32倍;3种药剂对二化螟幼虫的毒力相差不明显。3种药剂对两种害虫不同龄期幼虫的毒力相差很大,1龄与4龄幼虫相差3.20-13.62倍。用3种药剂的LC50浓度处理不同龄期幼虫,对抑制稻纵卷叶螟取食的起效时间为1-4 h,对二化螟为4-16 h,随幼虫龄期增加,起效时间延长。【结论】3种供试药剂用于防治稻纵卷叶螟和二化螟时在低龄幼虫期施药效果较好;防治低龄幼虫可优先选用氟虫双酰胺,防治高龄幼虫可优先选择氯虫·噻虫嗪混剂。     

不同杀虫剂对水稻田主要害虫及天敌的影响

[目的]探讨几种杀虫剂处理对安徽沿淮中稻田主要害虫及天敌的影响。[方法]以丰两优1号为供试水稻品种,BtWP、25%杀虫双、18%锐劲特EC和5%高效氯氰菊酯EC为供试药剂,通过大田小区防治试验研究这几种杀虫剂处理对安徽沿淮中稻田主要害虫及天敌的影响。[结果]锐劲特处理对稻纵卷叶螟控制效果最好,对稻田天敌影响较小。Bt,Bt＋杀虫双处理对稻纵卷叶螟有较好防治效果,对稻田蜘蛛较安全,有利于保护天敌和加强天敌的自然控制作用。高效氯氰菊酯对稻纵卷叶螟和稻飞虱仅有短期防效,且对稻田天敌杀伤力很大,不宜在稻田继续使用。[结论]该研究为水稻害虫的综合治理提供了依据。     

氯虫·噻虫嗪撒施对水稻害虫的田间防治效果

2013~2014年,采用田间小区试验评价了1.5%氯虫·噻虫嗪GR、0.4%氯虫苯甲酰胺GR和25%噻虫嗪WG撒施处理对水稻二化螟、稻纵卷叶螟和稻飞虱的防治效果。结果表明:水稻移栽后5~10 d,1.5%氯虫·噻虫嗪GR 90.0~112.5 g/hm~2撒施1次,可有效控制水稻二化螟、稻纵卷叶螟和稻飞虱危害;0.4%氯虫苯甲酰胺GR 42.0 g/hm~2撒施1次,对二化螟及稻纵卷叶螟防效较高,但对稻飞虱防效较差;25%噻虫嗪WG 37.5 g/hm~2撒施1次,对稻飞虱防效较高,但对二化螟和稻纵卷叶螟基本无效。因此,建议在水稻生产实践中,于移栽后5~10 d撒施1次1.5%氯虫·噻虫嗪GR 90.0~112.5 g/hm~2,防治水稻生长前期的二化螟、稻纵卷叶螟及稻飞虱;间隔40 d再补施1次,以有效控制水稻生长后期的上述害虫危害。     

转基因抗虫水稻对二化螟幼虫和田间节肢动物群落的影响

通过室内和网室以及田间调查评价了转Bt基因水稻材料对二化螟幼虫的抗性,分析了转基因抗虫水稻对节肢动物群落结构和功能团优势度的影响。结果表明：转Bt基因水稻对二化螟幼虫致死率在90%以上,显著高于对照品种; 转Bt基因水稻田间二化螟幼虫发生和危害情况均低于对照稻田,转Bt基因水稻田间节肢动物群落结构物种数、优势集中度、香农指数和均匀性指数与对照相比,均无显著差异; 转Bt基因水稻田间节肢动物5类功能团的优势度与对照稻田均无显著差异。由此可见,转Bt基因水稻对其靶标害虫具有高抗作用,且对田间节肢动物群落结构和功能团的优势度均无明显不利影响。     

表达CpTI或CpTI+Bt基因水稻对二化螟的杀虫活性

明恢86是目前我国应用最为广泛的优良籼稻恢复系,明恢86CpTI和明恢86CpTI+Bt分别为表达豇豆胰蛋白酶抑制剂(CpTI)基因(单基因)和CpTI+Bt蛋白基因(双基因)的明恢86.以明恢86为对照,系统测定了明恢86CpTI和明恢86CpTI+Bt对二化螟的杀虫活性.结果表明,明恢86CpTI和明恢86CpTI+Bt对二化螟都表现出很强的杀虫活性.取食分孽期明恢86CpTI和明恢86CpTI+Bt7d后,二化螟1龄幼虫的校正死亡率高达88.6%和92.1%,对二化螟均表现高抗.该转基因水稻还对存活二化螟幼虫的生长发育产生了明显的影响,取食明恢86、明恢86CpTI和明恢86CpTI+Bt后存活的二化螟幼虫历期分别为(36±1.9)、(47±2.9)和(46±2.0)d,饲喂该转基因水稻后二化螟的幼虫历期明显延长.此外,二化螟老熟幼虫取食该转基因水稻后,鲜重平均减少了8-11mg,蛹重明显减轻,繁殖能力明显下降.     

强化栽培稻田主要病虫害的发生规律研究

研究了强化栽培单季稻稻田生态系统中水稻主要病虫的发生规律及使用农药防治靶标病虫时对非靶标病虫的影响。结果表明,强化栽培方式下褐飞虱种群数量较常规栽培方式增加了21.47%,白背飞虱增加了27.19%,稻纵卷叶螟增加了57.95%,二化螟增加了200.0%,纹枯病病情指数增加了29.10%。防治病虫靶标对非靶标病虫种群发展的影响以稻飞虱最为突出,用杀虫双、茚虫威、井冈霉素和苯甲·丙环唑等药剂防治螟虫、稻纵卷叶螟和纹枯病等靶标病虫时,均会刺激褐飞虱和白背飞虱种群数量增殖,其增殖幅度较常规栽培方式提高了26%～60%。     

乙基多杀菌素与阿维菌素混用对水稻稻纵卷叶螟及二化螟的田间防治效果

2015~2016年,采用田间小区试验评价了60 g/L乙基多杀菌素SC、2%阿维菌素EC及其混用对稻纵卷叶螟和水稻二化螟的防治效果。结果表明:单一喷施60 g/L乙基多杀菌素SC 9~18 g/hm~2或2%阿维菌素EC 30~60 g/hm~2对稻纵卷叶螟的控制作用较好,却难以控制二化螟危害;药后14 d,对稻纵卷叶螟的防治效果分别为71.01%~82.48%和75.52%~87.35%,而对二化螟的防治效果分别为60.97%~72.62%和62.73%~76.57%;以上2种药剂混用后,可有效控制稻纵卷叶螟和二化螟危害,药后14 d的防治效果分别为79.70%~92.20%和71.03%~87.77%。这表明乙基多杀菌素与阿维菌素混合喷施可有效控制水稻稻纵卷叶螟和二化螟危害。     

拟除虫菊酯类杀虫剂对水稻害虫的触杀毒力及药效

结果表明:溴氰菊酯对二化螟(Chilo suppressalisW alker)4龄幼虫和稻纵卷叶螟5龄幼虫田间种群的LD50分别为0.0089、0.0579μg.头-1;氰戊菊酯对这2种水稻害虫的LD50分别为0.0766和0.1688μg.头-1,其触杀毒力低于溴氰菊酯;0.375、0.450 L.hm-22种剂量的25 g.L-1溴氰菊酯乳油对二化螟的田间防治效果分别为74.88%、81.18%,显著高于200 g.L-1氰戊菊酯乳油;溴氰菊酯和氰戊菊酯乳油对稻纵卷叶螟的防效相当,均可较好地控制其为害.